Способ обогащения мелкофракционной рудной массы

 

Способ используется для переработки измельченных рудных пород и отработанной мелкофракционной рудной массы технологических отвалов, а также для обогащения тонкоизмельченных руд и минералов не подвергающихся обогащению. Способ включает грохочение исходного материала, гравитационную осадку и вывод концентрата. Гравитационную осадку ведут сначала в блоке гравитационной осадки, затем в линейном или в линейно-кольцевом пульповоде. Вывод концентрата осуществляют через отверстие в донной части пульповода. Перед грохочением осуществляют предварительное отделение рудосодержащих частиц на решетке путем размыва водой и выделение самородных частиц, для чего гидросмесь пропускают через самородкоуловитель. Грохочение производят с использованием центробежной силы на параболическом решете с тангенциальной подачей пульпы со скоростью 2-10 м/с. Полученный в пульповоде концентрат разбавляют водой и пропускают через дополнительные блок гравитационной осадки и линейный или линейно-кольцевой пульповод. Способ позволяет эффективно выделять самородные и рудосодержащие частицы крупностью до 350-5мкм при переработке мелкоизмельченных руд и техногенных россыпей. 4 з.п.ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к области обогащения и извлечения из руд полезных ископаемых, в том числе и мелкодиспергированных россыпных месторождений, и может быть использовано для переработки измельченных рудных пород и отработанной мелкофракционной рудной массы технологических отвалов, а также для обогащения тонкоизмельченных руд и минералов, не подвергающихся обогащению флотацией на серийном оборудовании.

Известен способ обогащения мелкофракционной рудной массы [1], согласно которому рудную массу классифицируют в несколько этапов, т.е. пропускают через три емкости, в которых гравитационным методом (отсадкой) выделяют в осадок самородные и рудосодержащие частицы.

Недостатком этого способа являются сложность технологического процесса в применении непосредственно на месторождении полезных ископаемых и недостаточная эффективность обогащения из-за потерь мелких рудосодержащих частиц и самородных частиц размерами 350 - 5 мкм.

Известен способ обогащения рудной массы [2], в котором исходный материал подвергают грохочению и гравитационной осадке с выводом концентрата.

Недостатком этого способа являются недостаточная эффективность, сложность монтажа и наладки элементов оборудования.

Целью изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков за счет увеличения эффективности обогащения и выделения мелких и очень мелких (350-5 мкм) рудосодержащих и самородных частиц.

Поставленная цель достигается тем, что в способе обогащения мелкофракционной рудной массы, включающем грохочение исходного материала, гравитационную осадку и вывод концентрата, гравитационную осадку ведут сначала в блоке гравитационной осадки, затем в линейном или линейно-кольцевом пульповоде, при этом вывод концентрата осуществляют через отверстие в донной части пульповода.

Перед грохочением осуществляют предварительное отделение рудосодержащих частиц на решетке путем размыва материала водой.

Перед грохочением производят выделение самородных частиц, для чего гидросмесь пропускают через самородкоуловитель.

Грохочение производят с использованием центробежной силы на параболическом решете с тангенциальной подачей пульпы со скоростью 2-10 м/с.

Полученный в пульповоде концентрат разбавляют водой и пропускают через дополнительные блок гравитационной осадки и линейный или линейно-кольцевой пульповод.

Способ иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 приведена общая схема установки для осуществления способа; на фиг. 2 - вертикальный разрез грохота-сепаратора; на фиг. 3 - разрез Г-Г фиг. 2; на фиг. 4 - вид Д - часть решета - увеличено; на фиг. 5 - вид Д - часть корпуса решета с футеровкой; на фиг. 6 - вид сбоку на линейно-кольцевой пульповод; на фиг. 7 - вид сверху на линейно-кольцевой пульповод; на фиг. 8 - линейная часть линейно-кольцевого пульповода; на фиг. 9 - вид сбоку на верхнюю часть грохота-сепаратора с патрубком подачи гидросмеси; на фиг. 10 - то же, что на фиг. 8, вид сверху; на фиг. 11 - вид B фиг. 10; фиг. 12 - вид Б-Б фиг. 10; на фиг. 13 - вид сбоку на блок гравитационной осадки; на фиг. 14 - вид К-К фиг. 13, на фиг. 15 - вид И-И фиг. 13; на фиг. 16 - разрез верхнего и нижнего блоков грохота-сепаратора с решетом и блоком смешивания жидкой и твердой фаз; на фиг. 17 - вид Е-Е фиг. 16; на фиг. 18 - вид сбоку на донное отверстие с подсоединительным фланцем; на фиг. 19 - вид М фиг. 18; на фиг. 20 - вид Л фиг. 18, на фиг. 21 - вид Н фитг. 20; на фиг. 22 - вид сбоку на дополнительный пульповод с емкостью-сборником; на фиг. 23 - вид П фиг. 22; на фиг. 24 - общий вид блока внутреннего дебалансного вибратора; на фиг. 25 - вид в разрезе концевой секции пульповода с дебалансным вибратором.

Способ осуществляется в установке, содержащей бункер-смеситель (стол вашгерда) 1 с калибровочной решеткой 2. Бункер-смеситель соединен переходным патрубком 3 с насосом (грунтовым или струйным) 4. Гидросмесь насосом подается по нагнетательному патрубку (пульповоду) 5 с самородкоуловителем 6 в приемный патрубок 7 грохота-сепаратора 8, имеющего патрубок выхода надрешетного продукта 9 и патрубок выхода подрешетного продукта 10. Патрубок выхода подрешетного продукта соединен с блоком гравитационной осадки твердой фазы гидросмеси 11, который в свою очередь соединен с линейно-кольцевым пульповодом 12, включающим в себя блок отбора концентрата 13, блок внутреннего дебалансного вибратора 14 и концевой шарнирный блок пульповода 15.

Блок отбора концентрата 13 соединен шланговым пульповодом 16 с грунтовым (или струйным) насосом 17, который по пульповоду 18 подает смесь обогащенного концентрата с водой в емкость 19, имеющую патрубок подачи воды 20 и разгрузочный (для воздуха) патрубок 21. Из емкости 19 гидросмесь через выходной патрубок 22 поступает в дополнительный блок гравитационной осадки частиц 23, соединенный с дополнительным линейно-кольцевым пульповодом 24, имеющим в своем составе блок отбора концентрата 25, блок внутреннего дебалансного вибратора 26 и концевую секцию пульповода 27 с шарнирным креплением.

Блок отбора концентрата 25 дополнительного линейно-кольцевого пульповода шланговым пульповодом 28 соединен со сборником концентрата 29, в котором накапливается концентрат и самородные частицы 30. Сборник концентрата 29 имеет гидравлический затвор 31, верхний конец которого выведен выше уровня входа гидросмеси в пульповод.

Напорный пульповод 5 изготовлен из стальной трубы с антифрикционным покрытием внутренней поверхности, подаваемая гидросмесь под давлением поднимается по пульповоду, крупные самородные частицы, например золото (при наличии в гидросмеси), осаждаются в самородкоуловителе 6.

Подающий напорный пульповод 5 расположен конструктивно в пространстве под углом α₁= 45-75° и закреплен скользящим фланцем 32 и патроне 33, закрепленном в патрубке 7 с помощью шарового замка 34, в верхней части патрубка 7 закреплен козырек поворота струи 35, которая, отклоняясь в вертикальной плоскости, движется до упора в круговую обечайку грохота-сепаратора 8, откуда начинается круговое движение с одновременным опусканием в вертикальной плоскости по стенке грохота 8, т.е. струя гидросмеси движется по нисходящей спирали, переходя с поверхности стенки на поверхность калибрующего решета 38, имеющего конусные отверстия 39 диаметром d₁. Верхняя часть грохота-сепаратора закрыта крышкой 36 с люком 37, внутренняя поверхность верхней части футерована резиной (или транспортерной лентой) 39 для предохранения поверхности от истирания движущимся потоком гидросмеси. Такая конструкция позволяет изменять (при монтаже) длину напорного пульповода 5, а также его положение в пространстве, так как шаровой замок позволяет отклонение патрубка 5 на углы α₂ и α₃ в вертикальной плоскости и на углы β₁ и β₂ в горизонтальной плоскости. Величина этих углов конструктивно определяется типом насоса подачи и конструкцией бункера (стола вашгерда).

Скорость подачи пульпы V₁ по патрубку 5 должна быть выше величины критической скорости подачи для трубы данного диаметра, определяемой по формуле: где V_кp - критическая скорость потока, м/с; D_п - диаметр трубы пульповода, м; ω - гидравлическая крупность частиц твердой фазы гидросмеси, м/с; ρ_o - плотность воды, т/м³; ρ_см - плотность подаваемой гидросмеси, т/м³.

Высота круговой обечайки верхней части грохота-сепаратора H выбирается из зависимости: H = 2 D_п, где H - высота обечайки, м; D_п - диаметр пульповода подачи пульпы в грохот-сепаратор, м.

Высота обечайки верхней части грохота-сепаратора, выбранная по такой зависимости, обеспечивает подачу потока гидросмеси практически сразу на рабочую поверхность решета, что позволило улучшить условия грохочения частиц на поверхности решета вследствие более эффективного использования жидкой фазы гидросмеси для проникновения зерен через калибрующие отверстия под решето.

Поверхность решета грохота-сепаратора 38 выполнена в виде параболоида вращения. Такая форма решета в виде вертикально расположенного параболоида вращения увеличивает рабочую поверхность решета, и позволяет плавно изменять угол наклона образующей решета, что обеспечивает плавный переход потока гидросмеси при его спиральном движении вниз решета, а также увеличивает время нахождения (рабочее время) потока гидросмеси на калибрующей поверхности, что повышает эффективность работы решета. Уменьшение угла наклона образующей решета к горизонтальной плоскости по мере уменьшения диаметра решета и скорости движения потока пульпы по поверхности решета не уменьшит при этом работоспособность решета.

Твердые частицы, в первую очередь частицы с большим удельным весом, например самородное золото, под действием центробежной силы выдавливаются через калибрующие отверстия диаметром и попадают в зарешетное пространство, где, стекая по футерованной поверхности 41 нижней части грохота-сепаратора 8, через выходной патрубок 10 выводятся из грохота на дальнейшую технологическую обработку.

Надрешетный продукт, частицы с размерами больше, чем диаметр калибрующих отверстий, под действием гравитационных сил скатываются вниз и через патрубок 9 выводятся в отвал. При движении вниз крупные частицы увлекают за собой часть воды и мелкие частицы, в том числе это могут быть самородные частицы или мелкие частицы рудосодержащего концентрата. Двигаясь под уклон по патрубку 9, указанная гидросмесь проходит по участку патрубка, в донной части которого выполнены отверстия диаметром 3 - 4 миллиметра, через которые вода и мелкие частицы попадают в поддон 43 и через патрубок 42 отводятся в бункер-смеситель насоса (стол вашгерда). Диаметр отверстий может быть изменен в сторону увеличения или уменьшения, расположение произвольное.

Конструкция установки имеет отдельно монтируемый блок смешения в корпус грохота-сепаратора, позволяющий приготовить исходную гидросмесь непосредственно в грохоте-сепараторе и дозированно подавать на рабочую поверхность параболического решета с необходимой скоростью и расходом. Блок представляет собой цилиндрическую емкость 45, установленную на цилиндрической обечайке грохота 36. В верхней части блока расположен привод 47, приводящий во вращение в противоположном направлении соосные валы 48 и 49, на которых закреплены лопасти мешалок 50 и 51. Вода и исходная рудная масса подаются на калибрующую решетку 54 и поступают во внутреннюю полость блока с вертикальным патрубком, перекрываемым регулировочным шибером 55. К нижнему концу патрубка присоединен направляющий аппарат 53, в полости которого вращаются толкающие лопатки 52, приводимые во вращение валом 48. Перемешанная и измельченная рудная масса в виде исходной пульпы, расход которой регулируется шибером 55, поступает в направляющий аппарат 53, где под действием вращающихся лопаток совершает круговое движение и через направляющий сопловой патрубок 56 выбрасывается на рабочую поверхность решета 38.

Производительность по пульпе грохота с параболическим рабочим решетом с круглыми калибрующими отверстиями определяется, приблизительно, по имперической формуле:

где Θ_г - производительность грохота, м³/ч;
D₁ - диаметр верхнего сечения решета, м;
D₂ - диаметр выходного отверстия решета, м;
V_п - скорость потока пульпы при заходе на решето, м;
d_гр. - диаметр граничного зерна гидросмеси, м;
d - диаметр отверстий решета, м;
K₁ - имперический коэффициент, определяющий соотношение площадей отверстий и всей площади решета;
K₂ - коэффициент, учитывающий концентрацию исходной смеси;
K₃ - коэффициент, учитывающий содержание гравия в смеси.

Примечание: коэффициенты К₂ и К₃ берутся из таблиц.

Блок гравитационной осадки твердых частиц выполнен в виде щелевой полости с плоскими стенками 57 и цилиндрическим днищем 58, закрытой сверху крышкой 59. На крышке смонтирован набор вертикальных пластин 60 и лотковых склизов 61, выполненных из трубы. Блок имеет уклон α₄ в горизонтальной плоскости и устанавливается с уклоном α₅ в вертикальной плоскости. Вертикальный размер пластин 60 в максимально узком сечении имеет просвет, равный 10 - 20 мм. Диметр лотковых склизов 30 - 40 мм, диаметр цилиндрического днища берется равным диаметру пульповода классификации D_пк.

В предлагаемой установке выполнен линейно-кольцевой пульповод 12, представляющий собой соединение трех секций пульповода: кольцевой малого диаметра 62; кольцевой большого диаметра 63 и линейная часть 13. Пульповод выполнен из фрикционностойких пластмассовых труб, уложенных на каркас в виде винтовой линии с шагом t и диаметрами D_по и D_пм, угол наклона винтовой линии γ определяется расчетом.

Скорость движения пульпы по пульповоду определяется по величине донной скорости, т.е. минимальной скорости, при которой происходит перемещение однородных зерен любого удельного веса по дну пульповода. Донная скорость определяется по имперической формуле, приведенной в работах Имшенецкого и уточненной экспериментально для режимов работы предлагаемой установки:

где V_д - донная скорость течения, см/с;
γ_п - удельный вес частиц, г/см³;
d - размер переносимых частиц, мм;
e - основание натуральных логарифмов.

Расчет донной скорости производится с учетом характера движения потока в пограничной области между турбулентным и ламинарным характером движения жидкости, возникающим вблизи границы между жидкой средой и стенкой трубы. Экспериментально доказано, что передвигающая скорость потока пульпы в пульповоде (средняя скорость) больше величины донной скорости в 1,3 - 1,5 раза.

Средняя скорость определяется по формуле:
V_cp= ϕ2gH
где V_ср. - средняя скорость истечения, м/с;
g - ускорение свободного падения, 9,81 м/с²;
ϕ - коэффициент скорости, ϕ = 0,82-0,85;
H - перепад высот входного и выходного отверстий пульповода, м.

Величина H связана с длиной пульповода L и углом наклона пульповода к горизонтальной плоскости γ следующей формулой:
H = L·sinγ,
откуда .

Величина угла γ является установочным (монтажным) углом наклона пульповода к горизонтальной плоскости, изменение угла наклона приводит к изменению величины H, а следовательно, и величины скорости движения потока пульпы по трубе пульповода.

При движении по кольцевому пульповоду на твердые частицы гидросмеси действует центробежная сила, величина которой определяется по формуле:

где
F_ц -центробежная сила;
m - масса частицы;
V²_cp - скорость движения потока;
R - радиус витка пульповода.

Для обеспечения режимов движения потока по кольцевому пульповоду, подобных режимам движения по прямолинейному наклонному пульповоду, необходимо соблюдать условие: V²_cp ≅ R, при этом влияние центробежной силы на движущиеся частицы будет минимальным, если же использовать влияние центробежной силы для гравитационной осадки частиц, то необходимо соблюдать условия, при которых величина центробежной силы, в нашем случае действующей как перегрузка, будет возрастать с увеличением скорости потока и уменьшением радиуса пульповода, но увеличение скорости потока приводит к увеличению длины пульповода, следовательно, необходимо уменьшать радиус.

Длина пульповода определяется по формуле:

где V_ср - скорость движения потока гидросмеси по пульповоду, м/с;
D_п - диаметр пульповода (внутренний), м;
V₀ - скорость осаждения зерна в движущемся потоке, м/с;
K₁ - коэффициент, учитывающий ускорение падения частицы в режиме интенсивного перемещения. Для частиц, размер которых больше 1 мм, K₁ = 1, для частиц размером меньше 1 мм ;
K₂ - коэффициент, учитывающий стесненные условия выпадения частицы в придонном слое пульпы.

Величина K₂ выбирается по таблицам. K₂ = 0,1 - 0,3.

Величина скорости осаждения зерен твердой фазы гидросмеси для переходного от турбулентного к ламинарному режима движения потока гидросмеси определяется по формуле:

где
V₀ - скорость осаждения зерна, м/с;
d - размер зерна (крупность), м;
ρ - плотность частицы, кг/м³;
0,89 - имперический коэффициент.

Для обеспечения нормального режима отбора частиц длина конечной секции пульповода берется в пределах половины расчетной длины пульповода, изменение в сторону уменьшения длины приводит к нарушению режима протекания потока гидросмеси над донным занижением и ухудшает отбор обогащенного концентрата.

На расчетном расстоянии от входа в классифицирующий пульповод в предлагаемой конструкции выполнено донное отверстие для выхода обогащенного концентрата и самородных частиц из пульповода, имеющее форму ленточной щели. Конструктивно это выполнено направленным по направлению потока занижением, в сторону направления движения потока в пульповоде 13 выреза с трех сторон части дна трубы 62 и отогнутое вниз на величину C. Две боковые щеки 63 и торцевая стенка 64 образуют лоток, заканчивающийся фланцевым разъемом, соединенный шланговым пульповодом со сборником концентрата 29. Глубина занижения C, ширина щели b_щ и длина щели l_щ определяются следующими эмпирическими зависимостями:
C = (2,5-3)d_max
b_щ = (4-4,5)d_max
l_щ = (1-2)D_п
где C - глубина занижения, м;
b_щ - ширина щели, мм;
l_щ - длина щели, мм;
d_max - максимальный размер отводимых частиц, мм;
D_п - диаметр пульповода, внутренний, мм.

Расход гидросмеси с обогащенным концентратом и осажденными самородными частицами определяется в пределах 0,5-1,0% от расхода потока гидросмеси по пульповоду, т.е. выдерживается зависимость:
.

Через шланговый пульповод 28 можно подавать регулированный расход гидросмеси с обогащенным концентратом за счет занижения или увеличения ширины щели установкой (или снятием) регулировочных пластин 65, закрепленных крепежными изделиями 66. Эти операции выполняются в процессе наладки работы установки, исходя из конкретных геологических условий места ее эксплуатации и состава исходной рудной массы.

В предложенной установке обогащенный концентрат из первого линейно-кольцевого пульповода через шланговый пульповод 16 поступает в насос (грунтовый или струйный) 17, который подает смесь по напорному пульповоду 18 в емкость 19, которая служит ресивером (накопителем). По патрубку 20 в емкость 19 подается вода, с помощью которой поступающая гидросмесь разбавляется до соотношения на 30-40 частей воды одна часть твердой фазы (твердых частиц). Через выходной патрубок 22 гидросмесь поступает в дополнительный блок гравитационной осадки 23, где происходит осаждение твердых частиц, и поток гидросмеси теряет скорость, из которого он поступает в линейно-кольцевой пульповод (линейный, кольцевой - по технологическим показателям рудной массы). На расчетном расстоянии от входа в пульповод в его донной части выполнено щелевое занижение дна пульповода, ограниченное боковыми щеками и торцевой стенкой, через которое твердые частицы концентрата и самородные частицы 69 по шланговому пульповоду 28 поступают в сборник концентрата 29. Сборник концентрата 29 имеет гидравлический затвор 31, уровень жидкости в котором соответствует уровню жидкости в сборнике 19 (рессивере), а труба гидравлического затвора 31 поднята выше уровня жидкости на высоту, равную 0,2-0,3 м. На частицу концентрата 69, осаждающуюся в сборник концентрата 29 как в замкнутую гидравлическую систему, действуют две силы: сила гравитации F_г и сила гидростатического давления F_гс, равная по величине высоте столба жидкости (воды) в трубе гидрозатвора 31. Вследствие этого в сборник осаждаются только тяжелые частицы, поскольку сила гидростатического давления воздействует на частицы и предотвращает нарушение гидростатического режима в районе донного занижения 62 пульповода 13 (моделируется режим потока с твердым днищем, приблизительно). По мере заполнения сборника концентрата 29 частицами концентрата 30, вода из сборника концентрата 29 вытесняется по трубе гидрозатвора 31 и отводится в отстойник.

Процесс обогащения в блоках гравитационной осадки и линейно-кольцевых пульповодах можно технологически повторять, исходя из состава выделяемых частиц и вмещающих их пород. При наличии крупных самородных частиц и частиц концентрата поток гидросмеси можно разгонять в кольцевых пульповодах с большим уклоном для выделения тяжелых частиц силами гравитации и центробежной силой, пропускать через блок гравитационной осадки, в котором произойдет дополнительное осаждение частиц твердой фазы из гидросмеси, пропустить по линейному пульповоду или собрать обогащенную часть концентрата в сборник, или повторить процесс обогащения по принятой схеме.

При содержании в исходной рудной массе мелких самородных и рудосодержащих частиц, например россыпные месторождения мелкого золота, исходную гидросмесь необходимо пропустить через линейный пульповод, в котором произойдет осаждение самородных частиц, потом гидросмесь пропустить через кольцевой пульповод и подвергнуть воздействию сил гравитации и центробежных сил, после произвести осадку в блоке гравитационного осаждения и выделить через блок щелевого занижения на участке линейного наклонного пульповода.

Непосредственно за блоком отбора концентрата расположен блок внутреннего дебалансного вибратора, представляющий собой внутренневстроенную в пульповод профильную крыльчатку, на одной из лопастей которой крепятся болтовым соединением дебалансные грузы. Профильная крыльчатка 70, закрепленная на кронштейне с осью вращения 71, имеет на одной из лопастей дебалансный груз 72. Под действием набегающего потока пульпы на лопасти крыльчатки последняя вращается, при вращении возникают механические колебания секции пульповода, которые передаются блоку гравитационной осадки частиц. Колебания, возникающие в вертикальной плоскости, способствуют прохождению твердых частиц через щель блока гравитационной осадки.

Сброс гидросмеси из пульповода (из пульповодов) происходит через концевые секции 15 и 27. Причин работы устройства рассмотрим на примере концевой секции 27. Блок представляет собой секцию тубы с шаровым шарниром, фланцево присоединенном к предыдущей секции. При увеличении уклона секции 27 до высоты h₂ перепад высот между входом в пульповод и его выходом увеличится, что приведет к увеличению скорости потока пульпы в пульповоде. Поворачивая секцию 27 в шаровом шарнире 68, можно поднять выходной конец пульповода на высоту h₁, что уменьшит перепад высот между входом и выходом потока из пульповода. Регулировку высоты подъема секции 27 можно осуществлять, например, посредством телескопической опоры.

Решение об отводе пульпы и гравитационного концентрата из установки соответственно в отвал и сборник или на повторную переработку принимается в каждом конкретном случае, исходя из конкретных задач и условий: технологических и геологических. Технологический процесс обогащения рудосодержащего концентрата на данной установке заключается в комбинации и сочетании приведенных способов обогащения и применяемого оборудования гравитационного обогащения.

Способ осуществляется следующим образом.

В бункер-смеситель 1 через калибровочную решетку 2 подается любым способом, например бульдозерной подачей, исходная рудная масса, которая смешивается с водой в пропорции 7-10 частей воды на одну часть твердой массы. Здесь осуществляется предварительное отделение рудосодержащих частиц в виде гидросмеси.

По патрубку 3 полученная гидросмесь поступает в насос, грунтовый, струйный или любой другой, способный перемещать упомянутую гидросмесь 4, и по нагнетательному пульповоду 5 подается в приемный патрубок грохота-сепаратора 8. В конструкции пульповода 5 предусмотрен самородкоуловитель 6, где происходит выделение самородных частиц.

В патрубке 7 грохота-сепаратора 8 поток гидросмеси отклоняется в вертикальной плоскости направляющим козырьком поворота струи 35 и, совершая круговое движение на цилиндрической поверхности верхней части грохота-сепаратора, начинает закручиваться по спирали и поступает на поверхность параболического решета 38. Под действием гравитационной и центробежной сил пульпа движется в нижнюю часть решета, при этом происходит грохочение материала путем выдавливания частицы твердой фазы гидросмеси из потока на поверхность решета и их перехода через круглые калибровочные отверстия из внутренней полости решета в наружную. Более крупные частицы, размер которых больше отверстий решета, выводятся по отводному патрубку 9 в отвал или на повторную переработку в дополнительном калибровочном устройстве приведенного типа или на другом, по конструкции, устройстве, в зависимости от использования продуктов такой последующей переработки (получение гравия, выделение рубероидной крошки и т.д.).

Патрубок 9 в донной части имеет радиальные отверстия диаметром 3-4 мм на определенном участке, закрыты кожухом 43 с отводным патрубком 42. Крупные частицы надрешетного продукта при сходе с поверхности решета 38 увлекают за собой часть воды, в которой могут быть частицы самородного материала или мелкие частицы рудосодержащего концентрата. При движении по решету патрубка 9 вода с мелкими частицами проходит через отверстия 44 в кожух 43 и через патрубок 42 попадает в трубопровод, по которому поступает назад в бункер-смеситель 1.

Подрешетный продукт скатывается по футерованной поверхности 41 нижнего корпуса грохота-сепаратора 8, через выходной патрубок 10 выводится из корпуса грохота-сепаратора и поступает в блок гравитационной осадки частиц 11. Поток гидросмеси, заходя в увеличивающийся по сечению наклонный канал блока гравитационной осадки, начинает терять скорость, твердые частицы начинают активно осаждаться вниз в узкий придонный канал, откуда уносятся потоком движущейся низом гидросмеси. Кроме этого, твердые частицы, переносимые потоком в полости блока осадки, ударяются в поперечные лабиринтные пластины и по наклонно расположенным лотковым склизам перемещаются вниз, откуда выносятся движущимся низом потоком гидросмеси. Лабиринтные пластины перекрывают нижнюю часть корпуса блока гравитационной осадки на 2/3 сечения трубы пульповода, поэтому можно, в первом приближении, считать, что на выходе из блока гравитационной осадки твердые частицы перемещаются потоком по нижней части сечения трубы пульповода, примерно на 1/3 сечения.

Потоком гидросмеси, с предварительно осажденными частицами, из блока гравитационной осадки 11 поступает самотеком в кольцевую часть линейно-кольцевого пульповода 12, состоящего из кольцевой части 12 и линейной части 13. Кольцевая часть пульповода представляет собой винтовую линию с шагом и диаметром D_пб, заходная часть кольцевого пульповода выполнена диаметром D_пт = 0,5 D_пб. Двигаясь по винтовой линии, калиброванный подрешетный продукт (эфель) подвергается воздействию силы гравитации и центробежной силы, которые возникают в условиях переходного от турбулентного к ламинарному характеру движения потока, результатом такого воздействия является то, что самые тяжелые частицы (классификация вытеснением) в ожиженном слое движущихся твердых частиц собираются на дне пульповода, причем кривизна стенок пульповода собирает их в узкий придонный поток. Переходя в линейный участок пульповода 13, придонный узкий поток самородных частиц (например, золото) и частицы рудосодержащего концентрата стабилизируются по форме потока и характеру движения и подходят к донному отверстию, выполненному в виде ленточного занижения донного участка пульповода, закрытого боковыми и торцевой стенками и соединенного со шланговым пульповодом 16.

По шланговому пульповоду 16 частицы концентрата поступают в насос 17, который подает концентрат с частью поступающей из пульповода воды по напорному пульповоду 18 в емкость 19.

В емкости 19 гидросмесь разбавляется дополнительно водой, подаваемой в емкость 19 через патрубок 20 до соотношения 10-30 частей воды на одну часть твердых частиц, и безнапорно, самотеком поступает в дополнительный блок гравитационной осадки и далее в дополнительный линейно-кольцевой пульповод, т. е. повторяется процесс, описанный ранее с пульповодом 12, с той лишь разницей, что обогащенный концентрат, если иного не требует технология, поступает в сборник концентрата 29 по шланговому пульповоду 28, где собирается для дальнейшей переработки (отправки на обогатительную фабрику и т.д.).

Для обеспечения нормального режима прохода обогащенного концентрата через щель в шланговый пульповод непосредственно за блоком отбора концентрата в конструкции установки предусмотрена установка внутренних дебалансных вибраторов 14 и 26. Поток гидросмеси вращает лопасти внутривстроенной профильной крыльчатки, на одной из лопастей которой закреплен груз-дебаланс. При вращении крыльчатки возникают колебания трубы в вертикальной плоскости, которые передаются на рядом расположенный блок отбора частиц концентрата и способствует прохождению твердых частиц через щель. Величина силового воздействия меняется изменением величины дебаланса 72 на крыльчатке 70.

Слив гидросмеси из пульповодов производится через концевые секции пульповодов 15 и 27, одновременно являющихся и регуляторами скорости движения потока гидросмеси по пульповоду. Скорость движения гидросмеси по наклонному пульповоду при безнапорном самотечном движении зависит от перепада уровней входа и выхода пульповода. Поднимая вверх секцию 15, поворачивающуюся в шаровом шарнире, мы уменьшаем перепад высот и, следовательно, уменьшаем скорость потока, опуская вниз - увеличиваем перепад и, следовательно, скорость потока. Такая конструкция позволяет просто и легко налаживать работу установки в момент запуска при повторном и начальном монтаже.

Предложенная установка позволяет практически решать вопрос выделения самородных и рудосодержащих частиц, в том числе и мелких 350-5 мкм, непосредственно на полигоне (на месторождении) при переработке мелкоизмельченных руд, а также техногенных россыпей.

Пример расчета длины линейно-кольцевого пульповода от входа в пульповод до задней стенки донного отверстия в трубе пульповода.

Выберем насос подачи гидросмеси в грохот-сепаратор в объеме 400 м³/ч, по параметрам подходит насос ГрУ 400/20, диаметр нагнетательного патрубка 150 мм, подача 400 м³/ч с напором 20 м.

Расход рудной массы примем 50 м³/ч, соотношение T:Ж = 1:7.

Плотность рудной массы 2,3 т/м³, плотность исходной гидросмеси определяется по формуле:

Пульповод подачи исходной гидросмеси выберем диаметром 150 мм.

Скорость потока пульпы в пульповоде подачи определяется по формуле:

Критическая скорость подачи пульпы заданной плотности 1,1625 по пульповоду диаметром 150 мм определяется по формуле:

Выберем решето с диаметром верхнего сечения D₁=1,2 м и диаметром выходного сечения отверстия 0,45 м. Производительность решета определим по формуле:
.

Производительность решета удовлетворяет условиям задачи с двойным запасом по производительности.

Примем, в среднем, плотность осаждаемых частиц равной 2,8 т/м³.

Определим донную скорость перемещения частиц по дну пульповода по формуле:

Примем V_ср=2V_д=0,62 · 2 = 1,24 м/с
Определим скорость осаждения частиц в переходном режиме по формуле:

Определим длину пульповода по формуле:

Определим перепад высот между входом в пульповод и задней стенкой донного отверстия по формуле:

Определим установочный, монтажный, угол наклона пульповода по формуле:
а

Формула изобретения

1. Способ обогащения мелкофракционной рудной массы, включающий грохочение исходного материала, гравитационную осадку и вывод концентрата, отличающийся тем, что гравитационную осадку ведут сначала в блоке гравитационной осадки, затем в линейном или линейно-кольцевом пульповоде, при этом вывод концентрата осуществляют через отверстие в донной части пульповода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед грохочением осуществляют предварительное отделение рудосодержащих частиц на решетке путем размыва материала водой.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед грохочением производят выделение самородных частиц, для чего гидросмесь пропускают через самородкоуловитель.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что грохочение производят с использованием центробежной силы на параболическом решете с тангенциальной подачей пульпы со скоростью 2 - 10 м/с.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный в пульповоде концентрат разбавляют водой и пропускают через дополнительные блок гравитационной осадки и линейный или линейно-кольцевой пульповод.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25